JP7239298B2 - Laser processing method - Google Patents
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Description
本発明は、基板の裏面にレーザー光線を照射して電極パッドに至る細孔を形成するレーザー加工方法に関する。
BACKGROUND OF THE
IC、LSI等のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。 A wafer in which devices such as ICs and LSIs are partitioned by dividing lines and formed on the surface thereof is divided into individual device chips by a dicing machine and a laser processing machine, and is used in electrical equipment such as mobile phones and personal computers.
近年では、該デバイスが形成された基板の裏面側から、該デバイスに形成された電極パッドの裏面に達する細孔(ビアホール)を形成し、その後、該細孔にアルミニウム等の導電性部材を埋設して上下にデバイスを積層することでデバイスの高機能化が図られている。 In recent years, a hole (via hole) is formed from the back side of the substrate on which the device is formed to the back side of the electrode pad formed on the device, and then a conductive member such as aluminum is embedded in the hole. By stacking the devices on top and bottom, the functionality of the device is enhanced.
本出願人は、上記した細孔を形成すべく、デバイスの電極パッドに対応する基板の裏面にレーザー光線を照射して細孔を形成する技術を提案している(特許文献1を参照。)。この特許文献1に記載された技術では、デバイスが表面に形成された基板の裏面にレーザー光線を照射することで発せられるプラズマ光と、レーザー光線が電極パッドに達することで発せられるプラズマ光とを検出し、電極パッドにレーザー光線が到達したことを該プラズマ光により判定することで、電極パッドに穴を開けることなくレーザー光線を停止させようとするものである。
In order to form the above pores, the present applicant has proposed a technique of forming pores by irradiating the back surface of the substrate corresponding to the electrode pads of the device with a laser beam (see Patent Document 1). The technique described in
上記した従来技術によれば、基板の裏面側から照射されたパルス状のレーザー光線が電極パッドに達することで、電極パッドを構成する物質固有のプラズマ光が発生するため、該電極パッドを構成する物質固有のプラズマ光を検出した際に、レーザー光線を停止することができる。しかし、短い時間間隔(高い周波数)でパルス状のレーザー光線を繰り返し照射した場合、電極パッドにレーザー光線が達した後も、該基板を構成する物質固有のプラズマ光が完全に消滅するまで時間が掛かり、電極パッドを構成する物質固有のプラズマ光を迅速に検出することができず、その結果、電極パッドにレーザー光線が過剰に照射されることで電極パッドに穴が開いてしまい、適正に細孔を形成することが困難であるという問題が判明した。 According to the above-described prior art, a pulsed laser beam irradiated from the back side of the substrate reaches the electrode pad, and plasma light peculiar to the material constituting the electrode pad is generated. The laser beam can be turned off when the intrinsic plasma light is detected. However, when a pulsed laser beam is repeatedly irradiated at short time intervals (high frequency), it takes time for the plasma light inherent in the substance constituting the substrate to completely disappear even after the laser beam reaches the electrode pad. The plasma light peculiar to the material that constitutes the electrode pad cannot be detected quickly, and as a result, the electrode pad is excessively irradiated with a laser beam, resulting in holes in the electrode pad and proper pore formation. It turns out that it is difficult to
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、デバイスの電極パッドに対応する基板の裏面からレーザー光線を照射して適正に細孔を形成することができるレーザー加工方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and its main technical problem is to provide a laser processing method capable of appropriately forming pores by irradiating a laser beam from the back surface of a substrate corresponding to the electrode pads of a device. to provide.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、電極パッドを備えたデバイスが表面に形成された基板の裏面にレーザー光線を照射して電極パッドに至る細孔を形成するレーザー加工方法であって、電極パッドに対応する裏面からパルス状のレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、レーザー光線の照射によって基板に細孔が形成されると共に基板から発せられる第一のプラズマ光と電極パッドから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程と、該検出工程において、該第二のプラズマ光を検出した際、レーザー光線の照射を停止するレーザー照射終了工程と、を少なくとも含み、該レーザー光線照射工程において、レーザー光線の照射位置を1パルス毎に変化させる分散照射を実施して、同一の細孔に照射されるレーザー光線の時間間隔を、該同一の細孔に先に照射されたレーザー光線により発生する該第一のプラズマ光が消滅した後、該第二のプラズマ光を発生させる次のレーザー光線が照射されるように0.1ms以上に設定するレーザー加工方法が提供される。 In order to solve the above main technical problems, according to the present invention, there is provided a laser processing method in which a laser beam is irradiated to the back surface of a substrate on which a device having electrode pads is formed to form pores reaching the electrode pads. a laser beam irradiation step of irradiating a pulsed laser beam from the back surface corresponding to the electrode pad; a detection step of detecting the second plasma light; and a laser irradiation termination step of stopping the irradiation of the laser beam when the second plasma light is detected in the detection step, wherein the laser beam irradiation step comprises: Dispersed irradiation is performed by changing the irradiation position of the laser beam for each pulse, and the time interval of the laser beams irradiated to the same pore is changed to the first laser beam generated by the laser beam previously irradiated to the same pore. A laser processing method is provided in which the time is set to 0.1 ms or longer so that the next laser beam for generating the second plasma light is emitted after the second plasma light is extinguished .
該レーザー光線照射工程において、該時間間隔を、0.15ms以上に設定することが好ましい。さらに、該検出工程では、第一のホトデテクターにより基板から発せられる第一のプラズマ光を検出すると共に、第二のホトデテクターにより電極パッドから発せられる第二のプラズマ光を検出し、第二のホトデテクターによって出力される電圧値が、予め設定された電圧値の閾値を超えた場合に、レーザー光線の照射を終了させることが好ましい。 In the laser beam irradiation step, it is preferable to set the time interval to 0.15 ms or longer. Further, in the detection step, the first photodetector detects the first plasma light emitted from the substrate, the second photodetector detects the second plasma light emitted from the electrode pad, and the second photodetector detects the second plasma light emitted from the electrode pad. It is preferable to terminate the irradiation of the laser beam when the output voltage value exceeds a preset threshold voltage value.
本発明のレーザー加工方法は、電極パッドを備えたデバイスが表面に形成された基板の裏面にレーザー光線を照射して電極パッドに至る細孔を形成するレーザー加工方法であって、電極パッドに対応する裏面からパルス状のレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、レーザー光線の照射によって基板に細孔が形成されると共に基板から発せられる第一のプラズマ光と電極パッドから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程と、該検出工程において、該第二のプラズマ光を検出した際、レーザー光線の照射を停止するレーザー照射終了工程と、を少なくとも含み、該レーザー光線照射工程において、レーザー光線の照射位置を1パルス毎に変化させる分散照射を実施して、同一の細孔に照射されるレーザー光線の時間間隔を、該同一の細孔に先に照射されたレーザー光線により発生する該第一のプラズマ光が消滅した後、該第二のプラズマ光を発生させる次のレーザー光線が照射されるように0.1ms以上に設定する。これにより、電極パッドに細孔が至った際に、第二のプラズマ光を充分に検出することができ、電極パッドに穴が開くという問題が解消する。 The laser processing method of the present invention is a laser processing method in which a laser beam is irradiated to the back surface of a substrate on which a device having an electrode pad is formed to form pores leading to the electrode pads, and the pores correspond to the electrode pads. A laser beam irradiation step of irradiating a pulsed laser beam from the back surface, and the first plasma light emitted from the substrate and the second plasma light emitted from the electrode pad are detected as pores are formed in the substrate by the irradiation of the laser beam. and a laser irradiation termination step of stopping irradiation of the laser beam when the second plasma light is detected in the detection step, and in the laser beam irradiation step, the irradiation position of the laser beam is set to 1 pulse. The time interval between the laser beams irradiated to the same pore is changed after the first plasma beam generated by the laser beam previously irradiated to the same pore is extinguished. , is set to 0.1 ms or longer so that the next laser beam for generating the second plasma light is irradiated . As a result, when the pores reach the electrode pads, the second plasma light can be sufficiently detected, thus solving the problem of holes in the electrode pads.
以下、本発明に基づき構成されるレーザー加工方法に係る実施形態について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a laser processing method based on the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1には、本実施形態においてレーザー加工される被加工物として用意される円盤状の基板10の斜視図が示されている。図1に示す基板10は、例えば、厚みが300μmのリチウムタンタレート(LT)で構成され、表面10aに格子状に配列された複数の分割予定ライン14によって複数の領域が区画され、この区画された領域にデバイス12がそれぞれ形成されている。デバイス12の表面には、図1におけるA部を右方に拡大して示すように、略矩形状の複数(10個)の電極パッド12aが形成されている。この電極パッド12aは、500μm×600μm程度の大きさであり、図示の実施形態においては銅(Cu)によって形成されている。用意された基板10は、図1に示すように、環状のフレームFに装着された保護テープTに対して表面10a側を下に、裏面10bを上側にして貼着され支持される。
FIG. 1 shows a perspective view of a disk-
図2には、本実施形態において基板10に対して細孔を形成すべくレーザー加工を実施するレーザー加工装置1の全体斜視図が示されている。レーザー加工装置1は、フレームFに保護テープTを介して支持された基板10を保持する保持手段20と、保持手段20を移動させる移動手段30と、保持手段20に保持された基板10にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段50と、保持手段20に保持される基板10を撮像する撮像手段60と、基板10から発せられるプラズマ光を検出するプラズマ検出手段70と、を備えている。
FIG. 2 shows an overall perspective view of a
保持手段20は、図中に矢印Xで示すX軸方向において移動自在に基台2に載置される矩形状のX軸方向可動板21と、該X軸方向と直交し、該X軸方向と実質水平面を構成する矢印Yで示すY軸方向において移動自在にX軸方向可動板21上に載置される矩形状のY軸方向可動板22と、Y軸方向可動板22の上面に固定された円筒状の支柱24と、支柱24の上端に固定された矩形状のカバー板26とを含む。カバー板26には、カバー板26上に形成された長穴を通って上方に延びる円形状のチャックテーブル28が配設されている。チャックテーブル28の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック40が配置されている。吸着チャック40は、支柱24の内部を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。チャックテーブル28には、基板10を支持するフレームFを固定するためのクランプ42が配設されている。
The
移動手段30は、基台2上に配設され、保持手段20とレーザー光線照射手段50とを相対的に移動させる手段として備えられるものであり、保持手段20をX軸方向に加工送りするX軸移動手段31と、保持手段20をY軸方向に割り出し送りするY軸移動手段32と、を備えている。X軸移動手段31は、パルスモータ31aの回転運動を、ボールねじ31bを介して直線運動に変換してX軸方向可動板21に伝達し、基台2上の案内レール2a、2aに沿ってX軸方向可動板21をX軸方向において進退させる。Y軸移動手段32は、パルスモータ32aの回転運動を、ボールねじ32bを介して直線運動に変換してY軸方向可動板22に伝達し、X軸方向可動板21上の案内レール21a、21aに沿ってY軸方向可動板22をY軸方向において進退させる。さらに、支柱24の内部には図示しない回転駆動手段が収容されており、チャックテーブル28の位置を任意の角度に回転させて制御することが可能に構成されている。なお、図示は省略するが、X軸移動手段31、Y軸移動手段32、及び図示しない回転駆動手段には、位置検出手段が配設されており、基台2上におけるチャックテーブル28のX軸方向の位置、Y軸方向の位置、周方向の回転位置が正確に検出され、後述する制御手段100(図3を参照。)に伝達されることで、制御手段100から指示される指示信号に基づいてX軸移動手段31、Y軸移動手段32、及び図示しない回転駆動手段が駆動され、所望のX座標位置、Y座標位置、及び回転角度θになるようにチャックテーブル28を制御することが可能である。
The moving
移動手段30の側方には、枠体4が立設される。枠体4は、基台2上に配設される垂直壁部4a、及び垂直壁部4aの上端部から水平方向に延びる水平壁部4bと、を備えている。枠体4の水平壁部4bの内部には、図示しないレーザー光線照射手段50の光学系が内蔵されている。水平壁部4bの先端部下面には、レーザー光線照射手段50の一部を構成する集光器52が配設されている。
A
レーザー光線照射手段50は、図3に示すように、レーザー光線LBを発振するパルスレーザー光線発振器51と、パルスレーザー光線発振器51が発振したレーザー光線LBの出力を調整するアッテネータ53と、レーザー光線LBの光路を任意の加工送り方向(X軸方向)に偏向制御する光偏向手段として少なくとも音響光学素子を含む第一の音響光学偏向手段54と、レーザー光線LBの光路を任意の割り出し送り方向(Y軸方向)に偏向制御する光偏向手段として少なくとも音響光学素子を含む第二の音響光学偏向手段55と、第二の音響光学偏向手段55からのレーザー光線LBの光路の方向を変換する反射ミラー56と、を備え、反射ミラー56から反射されたレーザー光線LBの光路を、fθレンズを備えた集光器52に導くように構成されている。上記したパルスレーザー光線発振器51、アッテネータ53、第一の音響光学偏向手段54、第二の音響光学偏向手段55は、制御手段100に接続され、制御手段100から送信される指示信号に基づいてその作動が制御される。
As shown in FIG. 3, the laser beam irradiation means 50 includes a pulsed
第一の音響光学偏向手段54に対し、制御手段100から例えば5Vの電圧が印加され、図示しない音響光学素子に5Vに対応する周波数が印加された場合には、パルスレーザー光線発振器51から発振されたレーザー光線LBは、その光軸が図3においてLBaで示すように偏向され集光点Paに集光される。また、第一の音響光学偏向手段54に制御手段100から例えば10Vの電圧が印加され、該音響光学素子に10Vに対応する周波数が印加された場合には、パルスレーザー光線発振器51から発振されたレーザー光線LBは、その光軸が図3においてLBbで示すように偏向され、上記集光点Paから図3において右方に所定量変位した集光点Pbに集光される。さらに、第一の音響光学偏向手段54に制御手段100から例えば15Vの電圧が印加され、該音響光学素子に15Vに対応する周波数が印加された場合には、パルスレーザー光線発振器51から発振されたレーザー光線LBは、図3においてLBcで示すように偏向され、上記集光点Pbから図3においてさらに右方に所定量変位した集光点Pcに集光される。第二の音響光学偏向手段55は、上記した第一の音響光学偏向手段54に対し、偏向方向が基板10上の割り出し送り方向(Y軸方向:図面に対して垂直な方向)である点でのみ相違し、それ以外は同様の動作をするように構成されている。このように、第一の音響光学偏向手段54、及び第二の音響光学偏向手段55によって偏向されるレーザー光線LBは、印加される電圧に対応して加工送り方向(X軸方向)、割り出し送り方向(Y軸方向)の所定の範囲において任意の位置に偏向させることができる。なお、図3に示すレーザー光線照射手段50には、更に、上記した第二の音響光学偏向手段55に所定の電圧が印加された場合に、第二の音響光学偏向手段55によって偏向されたレーザー光線LB’(破線で示す)を吸収するためのレーザー光線吸収手段57を備えている。
When a voltage of, for example, 5 V is applied from the control means 100 to the first acousto-optic deflection means 54 and a frequency corresponding to 5 V is applied to the acousto-optic device (not shown), the pulsed
制御手段100は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算を実行する中央演算処理装置(CPU)と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)と、検出した検出値、演算結果等を格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている。制御手段100には、上記したレーザー光線照射手段50のみならず、移動手段30、撮像手段60、及びプラズマ光検出手段70等が接続され、各作動手段は、制御手段100からの指示信号により制御可能に構成されている。 The control means 100 is composed of a computer, and includes a central processing unit (CPU) that executes calculations according to a control program, a read-only memory (ROM) that stores control programs, etc., and stores detected values, calculation results, and the like. It has a read/write random access memory (RAM), an input interface, and an output interface. The control means 100 is connected not only to the laser beam irradiation means 50 described above, but also to the moving means 30, the imaging means 60, the plasma light detection means 70, and the like. is configured to
図2に戻り説明を続けると、撮像手段60は、水平壁部4bの先端部下面において、集光器52のX軸方向で隣接した位置に配設される。撮像手段60は、可視光線により撮像する通常の撮像素子、被加工物を照明する照明手段、赤外線撮像素子、及び赤外線照射手段等を備え、撮像手段60により撮像された画像情報は、制御手段100に送信される。撮像手段60は、レーザー加工を実施する際に、基板10と集光器52との位置合わせ(アライメント)を実施する際に使用されると共に、デバイス12に形成された各電極パッド12aの位置を検出するために使用される。
Returning to FIG. 2 and continuing the description, the imaging means 60 is arranged at a position adjacent to the
プラズマ光検出手段70の本体部は、枠体4の水平壁部4bに収容されており、プラズマ光検出手段70の一部を構成するプラズマ受光手段71が枠体4の水平壁部4bの先端部下面において、集光器52のX軸方向で隣接した位置であって、撮像手段60とは反対側の位置に取り付けられる。このプラズマ光検出手段70は、図3に示すようにレーザー光線照射手段50の集光器52から照射されるレーザー光線LBがチャックテーブル40に保持された基板10に照射されることによって発生するプラズマ光を受光するプラズマ受光手段71と、プラズマ受光手段71によって受光されたプラズマ光を第一の光路72aと第二の光路72bに分岐するビームスプリッター72と、第一の光路72aに配設され波長が第一の設定波長(基板10の基板を形成するリチウムタンタレートが発する波長)の光のみを通過させる第一のバンドパスフィルター73と、第一のバンドパスフィルター73を通過した光を受光して光強度信号を出力する第一のホトデテクター74と、第二の光路72bに配設された方向変換ミラー75と、方向変換ミラー75によって方向変換された波長が第二の設定波長(電極パッド12を形成する銅が発する波長)の光のみを通過させる第二のバンドパスフィルター76と、第二のバンドパスフィルター76を通過した光を受光して光強度信号を出力する第二のホトデテクター77とを備えている。上記したプラズマ受光手段71は、図示しない集光レンズと、該集光レンズを収容するレンズケースとからなっている。
The main body portion of the plasma light detection means 70 is housed in the
上記した第一のバンドパスフィルター73は、図示の実施形態においてはリチウムタンタレートから発せられる第一のプラズマ光の波長(670nm)のみを通過させるために波長が660~680nmの範囲の光を通過させるようになっている。また、上記した第二のバンドパスフィルター76は図示の実施形態においては銅から発せられる第二のプラズマ光の波長(515nm)のみを通過させるために波長が510~520nmの範囲の光を通過させるようになっている。第一のホトデテクター74、及び第二のホトデテクター77は、受光した光強度に対応する電圧値の信号を制御手段100に出力する。
In the illustrated embodiment, the first band-
本実施形態で使用されるレーザー加工装置1は概ね上記したように構成されており、上記したレーザー加工装置1を用い、基板10に形成された各デバイス12の電極パッド12aに対応する位置に、基板10の裏面10b側から電極パッド12aに達する細孔(ビアホール)を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。
The
基板10は、上記したように、裏面10b側を上側にして環状のフレームFに保護テープTを介して支持されており、図2に示すレーザー加工装置1のチャックテーブル28の吸着チャック40上に保護テープT側を下にして載置する。そして、基板10は、図示しない吸引手段を作動することにより、保護テープTを介してチャックテーブル28に吸引保持され、環状のフレームFは、クランプ42によって固定される。
As described above, the
上述したように基板10を吸引保持したチャックテーブル28は、X軸移動手段31によって撮像手段60の直下に位置付けられる。チャックテーブル28が撮像手段60の直下に位置付けられると、チャックテーブル28に保持された基板10に形成されている格子状の分割予定ライン14がX軸方向とY軸方向に平行に位置付けられているか否かを確認して基板10の方向を調整する。次いで、各デバイス12に形成されている電極パッド12aの座標位置を検出し、レーザー光線LBの照射位置を設定するアライメントを実施する。
The chuck table 28 sucking and holding the
上記アライメントが完了したならば、電極パッド12aに対応する裏面10bからレーザー光線LBを照射するレーザー光線照射工程を実施する。
After the alignment is completed, a laser beam irradiation step is performed to irradiate the laser beam LB from the
(レーザー光線照射工程)
上記したように、アライメントを終えた状態で、レーザー光線照射工程を実施する。チャックテーブル28に保持された基板10の各デバイス12、電極パッド12aの座標位置は、制御手段100に記憶され管理されており、上記したアライメントが実施されることで、基板10上の電極パッド12aを任意の位置に正確に位置付けることが可能になっている。
(Laser beam irradiation process)
As described above, the laser beam irradiation process is performed after the alignment is completed. The coordinate positions of the
ここで、本実施形態におけるレーザー加工条件は、例えば、以下のように設定される。
レーザー光線の波長 :343nm
繰り返し周波数 :50kHz
平均出力 :2W
パルスエネルギー :40μJ
パルス幅 :10ps
スポット径 :50μm
Here, the laser processing conditions in this embodiment are set as follows, for example.
Laser beam wavelength: 343 nm
Repetition frequency: 50 kHz
Average output: 2W
Pulse energy: 40 μJ
Pulse width: 10ps
Spot diameter: 50 μm
上記したレーザー加工条件によってレーザー加工を施す際に、基板10上に照射するレーザー光線LBの時間間隔を0.1ms以上とすべく、具体的に以下のような方法でレーザー光線LBを照射する。上記したように、パルスレーザー光線発振器手段51から発振されるレーザー光線LBは、繰り返し周波数が50kHzに設定されている。この設定によれば、レーザー光線LBは、0.02msの時間間隔で発振される。この設定において、第一の音響光学偏向手段54、第二の音響光学偏向手段55を適宜制御することにより、図4に示すが如く、基板10の裏面10b側から、隣接して配置される5つの電極パッド12a1~12a5に対応して、レーザー光線LB1~LB5の照射位置を1パルス毎に変化させて、分散照射を実施する。これを繰り返すことにより、0.02ms毎に発振されるレーザー光線LBが、同一の細孔16に対しては、0.1msの時間間隔で照射される。本実施形態によれば、レーザー光線LBが照射される時間間隔を開けるためにレーザー光線吸収手段57に捨てる無駄なレーザー光線LB’を発振する必要がなく、また、その分、同時進行で複数の細孔16を形成できることから、加工効率に優れたものとなる。
When laser processing is performed under the above-described laser processing conditions, the laser beam LB is radiated specifically in the following manner so that the time interval between the laser beams LB irradiated onto the
(検出工程)
上記したレーザー光線照射工程が実施されると共に、基板10を構成するリチウムタンタレートから発せられる第一のプラズマ光と、電極パッド12aから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程を実施する。該検出工程について、以下に説明する。
(Detection process)
Along with the laser beam irradiation step described above, a detection step is performed to detect the first plasma light emitted from the lithium tantalate constituting the
検出工程では、上述したレーザー光線照射工程を実施している状態において、制御手段100に対し、プラズマ検出手段70の第一のホトデテクター74、及び第二のホトデテクター77から光強度信号が電圧値で出力される。図5には、第一プラズマ光の光強度を検出する第一のホトデテクター74から出力される電圧値V(LT)と、第二のプラズマ光の光強度を検出する第二のホトデテクター77から出力される電圧値V(Cu)とが、時間経過とともに示されている。図5において横軸は時間(T)を示し、縦軸は光強度に相当する電圧値(V)を示している。
In the detection step, while the laser beam irradiation step described above is being performed, light intensity signals are output as voltage values from the
図5に示すように、基板10の裏面10bから上記した電極パッド12aに対するレーザー光線LBの照射を開始すると、基板10にレーザー光線LBが照射されることで第一のプラズマ光が発生し、第一のホトデテクター74から出力される電圧値V(LT)が上昇し始め、所定の電圧値(例えば2.5V)に到達し、レーザー光線LBが電極パッド12aに到達するまでは、略一定の値で推移する。その後、レーザー光線LBが電極パッド12aに達することで、第一のホトデテクター74によって出力される電圧値V(LT)が下降し始める。
As shown in FIG. 5, when the irradiation of the
(レーザー照射終了工程)
上記した検出工程によれば、第一のプラズマ光と、第二のプラズマ光の発生状態を検出することができる。この検出工程において第二のプラズマ光を検出することにより、レーザー光線LBの照射を停止するレーザー照射終了工程を実施する。該レーザー照射終了工程について、より具体的に説明する。
(Laser irradiation end step)
According to the detection process described above, the generation states of the first plasma light and the second plasma light can be detected. By detecting the second plasma light in this detection step, a laser irradiation termination step of stopping the irradiation of the laser beam LB is performed. The laser irradiation ending step will be described more specifically.
レーザー光線LBが電極パッド12a1~12a5に達した場合、図5に示すように、第二のホトデテクター77によって出力される電圧値V(Cu)が上昇し始める。しかし、上昇直後は、細孔16が電極パッド12a1~12a5に対して充分に貫通したとはいえず、細孔16に導電性部材を埋設しても導通不良を起こすおそれがある。これに対処すべく、本実施形態では、細孔16が電極パッド12a1~12a5に対して充分な領域で達したことを検出するため、第二のホトデテクター77から出力される電圧値V(Cu)に対する閾値S(例えば、1.0V)が設定されている。第二のホトデテクター77から出力される電圧値V(Cu)と、この閾値Sとを比較して、電圧値V(Cu)が閾値Sを上回ったことが判定されたならば、細孔16が電極パッド12a1~12a5に充分な領域で達して、適正な細孔16が形成されたと判断し、制御手段100によって、レーザー光線照射手段50に停止信号を出し、レーザー光線LBの照射を終了させる。なお、閾値Sによる上記判定を行わず、レーザー光線照射工程をそのまま継続して実施すると、破線で示すように、電圧値V(Cu)はさらに上昇し、略一定の電圧値(例えば、2.5V)で推移する状態となる。しかし、ここまで上昇させてしまうと、電極パッド12a1~12a5に貫通孔が開いてしまう恐れがあるため、閾値Sはこれよりも低い値に設定される。
When the laser beam LB reaches the electrode pads 12a1-12a5, as shown in FIG. 5, the voltage value V(Cu) output by the
上記したように、レーザー光線照射工程、検出工程、及びレーザー照射終了工程を、X軸送り手段31によってチャックテーブル28をX軸方向に加工送りしながら実施し、一の電極パッド12a1~12a5に対応して電極パッド12a1~12a5に達する適正な細孔16を形成する。次いで、X軸方向で隣接するデバイス12の5つの電極パッド12aが集光器52の直下のレーザー光線LBの照射領域に位置付けられたか否かを判定し、上記と同様のレーザー光線照射工程、検出工程、及びレーザー照射終了工程を実施する。これを繰り返すことにより、X軸方向に配列された全ての電極パッド12aに対して細孔16を形成する。X軸方向に配列された全ての電極パッド12aに対応する細孔16を形成したならば、Y軸移動手段32を作動して、基板10をY軸方向に割り出し送りして、Y軸方向で隣接する電極パッド12aの列に対して、上記したのと同様の一連のレーザー加工を実施する。これらを繰り返すことにより、基板10上に形成された全ての電極パッド12aに対応する適正な細孔16を形成することができる。
As described above, the laser beam irradiation process, the detection process, and the laser irradiation end process are carried out while processing and feeding the chuck table 28 in the X-axis direction by the X-axis feeding means 31, corresponding to one of the electrode pads 12a1 to 12a5. to form
上記したように、本実施形態では、パルスレーザー光線発振器51によって発生させられるレーザー光線LBの繰り返し周波数を50kHz、すなわち、パルス状に照射されるレーザー光線LBの時間間隔を0.02msになるように設定し、それを上記したように分散照射することにより、同一の細孔16に照射されるレーザー光線LBの時間間隔を0.1msとしている。これは、本発明の技術思想により、同一の細孔16に照射されるレーザー光線の時間間隔を、0.1ms以上に設定する必要があるとの知見に基づくものであり、この時間間隔を設定条件とした根拠について、以下のように説明する。
As described above, in this embodiment, the repetition frequency of the laser beam LB generated by the pulsed
本発明の発明者らは、電極パッド12aに対応して基板10の裏面10bからレーザー光線LBを照射して適正な細孔16を形成するための同一の細孔16に照射されるレーザー光線LBの時間間隔について検討すべく、以下のような実験を行った。該実験の結果について、図3、及び図6を参照しながら説明する。図6(1)~(8)には、レーザー光線照射手段50によって基板10の裏面10bから一の電極パッド12aに対応させて照射されるレーザー光線LBの信号パルスが示されている。より具体的には、実際に基板10に照射されるレーザー光線LBのパルスを実線で、第二の音響光学偏向手段55によって光路から外れるように偏向されレーザー光線吸収手段57に吸収されて間引かれるレーザー光線LB’
(図3を参照。)のパルスを破線で示している。なお、下記の各実験において変更を明示したパラメータ以外の加工条件は、上記した実施形態の加工条件に沿って実施しており、以下の説明ではその余の加工条件に関する説明は省略している。
The inventors of the present invention have found that the laser beam LB is irradiated from the
(see FIG. 3) is shown in dashed lines. In addition, the processing conditions other than the parameters whose changes are specified in each of the following experiments are performed in accordance with the processing conditions of the above-described embodiment, and the description of the remaining processing conditions is omitted in the following description.
この実験において基準となるレーザー加工条件は以下のとおりである。
パルスレーザー光線の波長 :343nm
繰り返し周波数 :50kHz(基準繰り返し周波数)
平均出力 :2W
パルスエネルギー :40μJ
パルス幅 :10ps
スポット径 :50μm
The standard laser processing conditions in this experiment are as follows.
Wavelength of pulsed laser beam: 343 nm
Repetition frequency: 50 kHz (reference repetition frequency)
Average output: 2W
Pulse energy: 40 μJ
Pulse width: 10ps
Spot diameter: 50 μm
<実験1>
図6(1)に示すように、上記したレーザー加工条件の基準繰り返し周波数(50kHz:レーザー光線LBの時間間隔0.02ms)をそのまま使用して、一の電極パッド12aに対応する位置に細孔16を形成するレーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aには穴が開いた。
<
As shown in FIG. 6(1), using the reference repetition frequency (50 kHz: time interval of laser beam LB: 0.02 ms) of the above-described laser processing conditions as it is, a
<実験2>
図6(2)に示すように、上記したレーザー加工条件の基準繰り返し周波数(50kHz)によるレーザー光線LBのうち、偶数番目を間引いて、すなわち1個ずつ間引いて実質的に繰り返し周波数を25kHz(レーザー光線LBの時間間隔0.04ms)として、一の電極パッド12aに対応する位置に細孔16を形成するレーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aには穴が開いた。
<
As shown in FIG. 6(2), among the laser beams LB based on the reference repetition frequency (50 kHz) of the above-described laser processing conditions, the even-numbered laser beams LB are thinned out, that is, they are thinned out one by one, so that the repetition frequency is substantially reduced to 25 kHz (laser beam LB 0.04 ms), laser processing was performed to form the
<実験3>
図6(3)に示すように、上記したレーザー加工条件の基準繰り返し周波数(50kHz)によるレーザー光線LBのうち、2個ずつ間引いて実質的に繰り返し周波数を略16.7kHz(レーザー光線LBの時間間隔0.06ms)として、一の電極パッド12aに対応する位置に細孔16を形成するレーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aには穴が開いた。
<
As shown in FIG. 6(3), out of the laser beams LB based on the reference repetition frequency (50 kHz) of the laser processing conditions described above, the repetition frequency is substantially reduced to approximately 16.7 kHz (the time interval of the laser beam LB is 0) by thinning out two at a time. 06 ms), laser processing was performed to form a
<実験4>
図6(4)に示すように、上記したレーザー加工条件の基準繰り返し周波数(50kHz)によるレーザー光線LBのうち、3個ずつ間引いて実質的に繰り返し周波数を12.5kHz(レーザー光線LBの時間間隔0.08ms)として、一の電極パッド12aに対応する位置に細孔16を形成するレーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aに僅かに穴が開いた。
<
As shown in FIG. 6(4), out of the laser beams LB based on the reference repetition frequency (50 kHz) of the laser processing conditions described above, the repetition frequency is substantially reduced to 12.5 kHz (the time interval of the laser beam LB is 0.5 kHz) by thinning three at a time. 08 ms), laser processing was performed to form a
<実験5>
図6(5)に示すように、上記したレーザー加工条件の基準繰り返し周波数(50kHz)によるレーザー光線LBのうち、4個ずつ間引いて実質的に繰り返し周波数を10kHz(レーザー光線LBの時間間隔0.1ms)として、一の電極パッド12aに対応する位置に細孔16を形成するレーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aの裏面に凹みは見られたが、穴は開かなかった。
<
As shown in FIG. 6(5), among the laser beams LB based on the reference repetition frequency (50 kHz) of the laser processing conditions described above, the repetition frequency is substantially reduced to 10 kHz (the time interval of the laser beam LB is 0.1 ms) by thinning out four beams at a time. Then, laser processing was performed to form a
<実験6>
図6(6)に示すように、上記したレーザー加工条件の基準繰り返し周波数(50kHz)によるレーザー光線LBのうち、5個ずつ間引いて実質的に繰り返し周波数を8.3kHz(レーザー光線LBの時間間隔0.12ms)として、一の電極パッド12aに対応する位置に細孔16を形成するレーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aの裏面に凹みは見られたが、穴は開かなかった。
<
As shown in FIG. 6(6), out of the laser beams LB based on the reference repetition frequency (50 kHz) of the laser processing conditions described above, the repetition frequency is substantially reduced to 8.3 kHz (the time interval of the laser beam LB is 0.3 kHz) by thinning out five laser beams at a time. 12 ms), laser processing was performed to form a
<実験7>
図6(7)に示すように、上記したレーザー加工条件の基準繰り返し周波数(50kHz)によるパルスレーザー光線LBのうち、6個ずつ間引いて実質的に繰り返し周波数を7.1kHz(レーザー光線LBの時間間隔0.14ms)として、一の電極パッド12aに対応する位置に細孔16を形成するレーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aの裏面に僅かな凹みは見られたが、穴は開かなかった。
<
As shown in FIG. 6(7), out of the pulsed laser beams LB based on the reference repetition frequency (50 kHz) of the above-described laser processing conditions, the repetition frequency is substantially reduced to 7.1 kHz (the time interval of the laser beams LB is 0 by thinning out 6 pulses at a time). 0.14 ms), laser processing was performed to form a
<実験8>
図6(8)に示すように、上記したレーザー加工条件の基準繰り返し周波数(50kHz)によるパルスレーザー光線LBのうち、7個ずつ間引いて実質的に繰り返し周波数を6.25kHz(レーザー光線LBの時間間隔0.16ms)として、一の電極パッド12aに対応する位置に細孔16を形成するレーザー加工を実施し、第二のプラズマ光を検出することによりレーザー光線LBの照射を停止した。その結果、電極パッド12aに穴が開かず、凹みも観察されなかった。
<
As shown in FIG. 6(8), among the pulsed laser beams LB based on the reference repetition frequency (50 kHz) of the above-described laser processing conditions, the repetition frequency is substantially reduced to 6.25 kHz (the time interval of the laser beams LB is 0 by thinning out seven pulses at a time). 0.16 ms), laser processing was performed to form a
<結論>
上記した実験結果から、本発明者らは、パルスレーザー光線発振器51によって発生させられるレーザー光線LBの実質的な繰り返し周波数を10kHz以下、すなわち、同一の細孔16に照射されるレーザー光線LBの時間間隔を0.1ms以上に設定することで、電極パッド12aに細孔16が至った際に、第二のプラズマ光を充分に検出することができ、電極パッドに穴が開くという問題が解消することを見出した。さらに、レーザー光線LBの時間間隔を0.15ms以上に設定することにより、電極パッド12aに大きな凹みを生じさせることなく、電極パッド12aに細孔16が至ったことをプラズマ光の検出により適切に判定することができ、レーザー光線照射工程において、パルス状に照射するレーザー光線LBの時間間隔を、0.15ms以上に設定することがより好ましいことも見出した。
<Conclusion>
From the above experimental results, the present inventors set the substantial repetition frequency of the laser beam LB generated by the pulse
なお、上記した実施形態では、パルスレーザー光線発振器51によって発振されるレーザー光線LBの繰り返し周波数を50kHzと設定し、5つの電極パッド12a1~12a5に分散照射することで、同一の細孔16に照射されるレーザー光線LBの時間間隔を0.1msに設定したが、本発明はこれに限定されず、繰り返し周波数に応じて分散照射する電極パッドの数を調整してもよい。
In the above-described embodiment, the repetition frequency of the laser beam LB oscillated by the pulsed
さらに、上記した実験のように、パルスレーザー光線発振器51によって発振されるレーザー光線の繰り返し周波数を50kHzに設定した上で、第二の音響光学偏向手段55を適宜制御して、不要なレーザー光線LB’をレーザー光線吸収手段57に吸収させて間引くことにより、上記したような分散照射を実施することなく、同一の細孔16に照射されるレーザー光線LBの時間間隔を0.1ms以上とすることもできる。
Furthermore, as in the experiment described above, the repetition frequency of the laser beam oscillated by the pulsed
上記した実施形態では、基板10をリチウムタンタレートにより構成した例を示したが、本発明はこれらに限定されない。基板10をシリコン、リチウムナイオベート(LN)、ガラス等、他の部材により構成することもできる。その場合は、基板10として採用する物質に応じて第一のプラズマ光の波長も変化するため、これに対応すべくビームスプリッター72、及び第一のバンドパスフィルター73によって通過させる波長域を調整する。なお、電極パッド12aとしては銅が採用されることが一般的であるが、本発明は他の部材(例えば金等)により構成することを除外しない。その場合は、上記した第一のバンドパスフィルター73と同様に、採用する金属に応じて第二のバンドパスフィルター76によって通過させる波長を調整するとよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
1:レーザー加工装置
10:基板
12:デバイス
12a:電極パッド
121:内接円
122a:照射領域
14:分割予定ライン
16:細孔
20:保持手段
21:X軸方向可動板
22:Y軸方向可動板
24:支柱
26:カバー板
28:チャックテーブル
30:移動手段
40:吸着チャック
42:クランプ
50:レーザー光線照射手段
52:集光器
54:第一の音響光学偏向手段
55:第二の音響光学偏向手段
57:レーザー光線吸収手段
60:撮像手段
70:プラズマ検出手段
71:プラズマ光受光手段
72:ビームスプリッター
72a:第一の光路
72b:第二の光路
73:第一のバンドパスフィルター
74:第一のホトデテクター
76:第二のバンドパスフィルター
77:第二のホトデテクター
100:制御手段
1: Laser processing device 10: Substrate 12:
Claims (3)
電極パッドに対応する裏面からパルス状のレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、
レーザー光線の照射によって基板に細孔が形成されると共に基板から発せられる第一のプラズマ光と電極パッドから発せられる第二のプラズマ光とを検出する検出工程と、
該検出工程において、該第二のプラズマ光を検出した際、レーザー光線の照射を停止するレーザー照射終了工程と、
を少なくとも含み、
該レーザー光線照射工程において、レーザー光線の照射位置を1パルス毎に変化させる分散照射を実施して、同一の細孔に照射されるレーザー光線の時間間隔を、該同一の細孔に先に照射されたレーザー光線により発生する該第一のプラズマ光が消滅した後、該第二のプラズマ光を発生させる次のレーザー光線が照射されるように0.1ms以上に設定するレーザー加工方法。 A laser processing method in which a laser beam is irradiated to the back surface of a substrate on which a device having an electrode pad is formed to form a pore reaching the electrode pad,
a laser beam irradiation step of irradiating a pulsed laser beam from the back surface corresponding to the electrode pad;
a detection step of detecting first plasma light emitted from the substrate and second plasma light emitted from the electrode pad while pores are formed in the substrate by irradiating the laser beam;
a laser irradiation termination step of stopping the irradiation of the laser beam when the second plasma light is detected in the detection step;
including at least
In the laser beam irradiation step, dispersion irradiation is performed in which the irradiation position of the laser beam is changed for each pulse, and the time interval of the laser beam irradiated to the same pore is changed to the laser beam that was previously irradiated to the same pore. A laser processing method in which the time is set to 0.1 ms or longer so that the next laser beam for generating the second plasma light is emitted after the first plasma light generated by the above is extinguished.
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